Фамилия Молтянинов образована от прозвища Молтянин, которое, вероятно, получил выходец из населённого пункта Молта. Географическое название Молта встречается в Хабаровском крае. Также не исключено, что прозвище Молтянин ведёт начало от некоего географического названия, которое восходит к нарицательному «молот», «молотьба». Населённые пункты с подобными названиями встречаются на территории расселения славян повсеместно, таким образом не представляется возможным сказать, откуда именно был выходцем основатель рода Молтяниновых. Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Молтянин, со временем получил фамилию Молтянинов.

Разбираем фамилию по составу. В её основе лежит прозвище Молтянин, а фамильный суффикс -ов указывает на принадлежность: Молтянинов — это «сын Молтянина» или «из рода Молтяниных». Само прозвище Молтянин построено по типичной для славян модели «название жителя местности»: подобно тому, как жителя Москвы называли москвитином, а жителя Твери — тверитином, выходца из поселения Молта или Молты именовали молтянином. Такой способ образования прозвищ был широко распространён в XV–XVII веках, когда фамилии только начинали закрепляться за крестьянскими и посадскими родами.

Географическая привязка здесь — самое сложное место. Название Молта действительно существует: в Хабаровском крае есть посёлок Молта, но он основан в XX веке и к древним славянским переселениям отношения не имеет. Куда более вероятно, что прозвище Молтянин восходит к более древнему топониму, существовавшему на исконно славянских территориях. В этом случае основу названия можно связать с корнем «молот» — в значении «бить, колотить», от которого произошли слова «молотить» и «молотьба». Селения с названиями Молотово, Молотково, Молотино встречаются по всей России, от Новгородчины до Сибири. Если прозвище Молтянин возникло от такого ойконима, оно указывает на человека, переехавшего из одного из этих мест.

Словообразовательный нюанс заслуживает отдельного внимания. Форма «молтянин» нестандартна: привычнее было бы «молотинец» или «молотовец». Возможно, в основе лежало название Молта — короткое, односложное, которое легко дало форму «молтянин» по аналогии с «литвин» или «мордвин». Либо прозвище прошло через промежуточную ступень: сначала человек был Молотом или Молотком, а его сыновей уже звали Молтяниными, переосмыслив прозвище отца на новый лад. Такие трансформации в живой речи случались часто: ухо переделывало неудобное слово в более привычное.

Точных сведений о знаменитых носителях фамилии Молтянинов в открытых источниках нет. Это говорит о том, что род, скорее всего, крестьянский или мещанский, не попавший в дворянские родословные книги. Фамилия редкая, и её география рассеяна: отдельные семьи встречаются в разных регионах России, что подтверждает версию о переселении предков из одного конкретного места в разные стороны. Установить, из какого именно села вышел первый Молтянин, сегодня невозможно, но сам факт, что фамилия сохранилась и дожила до наших дней, говорит о том, что род не прерывался на протяжении как минимум трёх-четырёх столетий.